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JP5751166B2 - Bearing remaining life prediction method, remaining life diagnosis device, and bearing diagnosis system - Google Patents
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Bearing remaining life prediction method, remaining life diagnosis device, and bearing diagnosis system Download PDF

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Description

本発明は、軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置並びに軸受診断システムに関し、より詳細には、ユーザーの機械装置に組み込まれた軸受において、疲労の進行により軸受に損傷が発生する以前に残存寿命を予測することができる軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置並びに軸受診断システムに関する。   The present invention relates to a bearing remaining life prediction method, a remaining life diagnosis apparatus, and a bearing diagnosis system. More specifically, the present invention relates to a bearing incorporated in a user's mechanical apparatus before the bearing is damaged due to progress of fatigue. The present invention relates to a bearing remaining life prediction method, a remaining life diagnosis apparatus, and a bearing diagnosis system that can predict a life.

製鉄所や製紙工場等では、軸受で回動自在に支持される多数のロールが使用されている。このような工場では、軸受の寿命を各工場が振動センサ等で監視して診断し、部品交換計画、軸受メーカーへの見積もり依頼、発注を行っている。しかし、軸受を専門業務としていない工場の診断では、設備や技術的な問題から、軸受寿命の正確な診断が困難な場合があり、突発的な事故に備えて多くの交換用軸受を在庫しておくのが一般的である。また、軸受メーカーにおいては、変動の多い、また突然の受注に備えて、多くの在庫や営業人員を準備しておく必要に迫られる。   Steel mills, paper mills, and the like use a large number of rolls that are rotatably supported by bearings. In such factories, each factory monitors and diagnoses the life of bearings with vibration sensors, etc., and performs parts replacement plans, requests for quotations from bearing manufacturers, and orders. However, in the diagnosis of a factory that does not specialize in bearings, it may be difficult to accurately diagnose the bearing life due to equipment and technical problems. Many replacement bearings are stocked in preparation for sudden accidents. It is common to leave. In addition, bearing manufacturers are required to prepare a large number of stocks and sales personnel in preparation for orders that fluctuate frequently and suddenly.

このような問題に対処するため、ユーザーが使用している軸受にセンサを取り付けて、軸受の振動波形、温度、画像など測定し、センサから発信される信号を遠隔地で捉えることにより軸受の状況をモニタリングし、軸受メーカーが、遠隔地から軸受の寿命診断を行うようにした監視・診断システムおよびその方法が提供されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1では、軸受の異常初期の状態を検知することにより、軸受の損傷が拡大する前に機械設備を止めて、製造製品への影響、及び付帯設備の重大な損傷を防ぐと共に、交換に必要な軸受を早期に発注して交換をスムーズに実施可能とし、更に、必要とされる交換軸受の個数を最適化して、在庫管理効率の向上を図っている。   In order to deal with such problems, the sensor is installed on the bearing used by the user, the vibration waveform, temperature, image, etc. of the bearing are measured, and the signal transmitted from the sensor is captured at a remote location. There is provided a monitoring / diagnosis system and method for the bearing manufacturer to perform bearing life diagnosis from a remote location (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, by detecting the abnormal initial state of the bearing, the mechanical equipment is stopped before the damage of the bearing expands to prevent the influence on the manufactured product and the serious damage of the incidental equipment. The necessary bearings are ordered at an early stage so that replacement can be carried out smoothly, and the number of required replacement bearings is optimized to improve inventory management efficiency.

また、軸受材料に疲労が発生すると、残留オーステナイトのマルテンサイト変態、転位密度の減少、圧縮残留応力の増加等、軸受材料の組織に変化が生じる。軸受の疲労進行度を予測する技術としては、X線を用いて組織変化を測定することにより疲労進行度を推定するようにしたものが考案されている(例えば、特許文献2参照。)。また、軸受ではないものの、加工変態によりオーステナイト相がマルテンサイト相に変化することによって生じる透磁率の変化を渦電流で測定し、オーステナイト系ステンレス鋼製の被検査物の疲労度を予測するものが知られている(例えば、特許文献3参照。)。さらに、渦電流を用いて残留オーステナイトの減少量を測定するようにした軸受負荷状態診断方法が知られている(例えば、特許文献4参照。)。   Further, when fatigue occurs in the bearing material, changes occur in the structure of the bearing material, such as martensitic transformation of retained austenite, a decrease in dislocation density, and an increase in compressive residual stress. As a technique for predicting the degree of fatigue progress of a bearing, a technique has been devised in which the degree of fatigue progress is estimated by measuring a structural change using X-rays (see, for example, Patent Document 2). Also, although it is not a bearing, it measures the change in magnetic permeability caused by the transformation of the austenite phase to the martensite phase due to work transformation by eddy current, and predicts the fatigue level of an austenitic stainless steel specimen. It is known (for example, refer to Patent Document 3). Furthermore, a bearing load state diagnosis method is known in which a decrease in retained austenite is measured using eddy current (see, for example, Patent Document 4).

特開2001−356808号公報JP 2001-356808 A 特公昭63-34423号公報Japanese Patent Publication No. 63-34423 特開平8-248004号公報JP-A-8-248004 特開2004-198246号公報JP 2004-198246 A

ところで、軸受の振動波形、温度、画像などに基づいて異常の有無を検出するようにした特許文献1の技術は、軸受になんらかの異常が生じなければ軸受が正常な状態かどうかを判断することができない。従って、軸受の損傷・製造製品への影響拡大、及び付帯設備の重大損傷を防ぐことは可能となるものの、軸受損傷により製造製品へ及ぼす影響、付帯設備への事故発生をゼロにすることはできなかった。また、軸受が損傷してから軸受が発注されることになるので、最悪の場合、ユーザーからの発注後、納品されるまでの期間、設備を停止しなければならず、設備稼働率が低下する問題がある。特に、突発的に軸受損傷が生じた場合、ユーザーにおいて在庫がない場合もあり、設備停止が長期化することも考えられる。   By the way, the technique of Patent Document 1 that detects the presence or absence of abnormality based on the vibration waveform, temperature, image, etc. of the bearing can determine whether or not the bearing is in a normal state unless any abnormality occurs in the bearing. Can not. Therefore, although it is possible to prevent damage to the bearing and the impact on the manufactured product and to prevent serious damage to the incidental equipment, the influence on the manufactured product due to the bearing damage and the occurrence of accidents on the incidental equipment cannot be reduced to zero. There wasn't. In addition, since the bearing is ordered after the bearing is damaged, in the worst case, the facility must be stopped for a period from the ordering by the user until the delivery, and the facility operation rate is lowered. There's a problem. In particular, when bearing damage suddenly occurs, the user may not be in stock, and the equipment stoppage may be prolonged.

また、軸受の疲労進行度を予測する特許文献2の技術は、X線を用いて軸受材料の組織変化を測定するため、現場での測定が困難であると共に、破壊検査となってしまうという問題があった。特許文献3では、オーステナイト系ステンレス鋼製の被検査物を対象とし、オーステナイト相からマルテンサイト相への変化を測定する技術であるが、転がり軸受の場合は、疲労による変化が残留オーステナイト量の変化だけではないため、渦電流で透磁率の変化を測定するだけでは、転がり軸受の疲労度を正確に予測することはできない。また、特許文献4による技術では、軸受の負荷状態は診断できるものの、残存寿命を推定することはできない。   In addition, the technique of Patent Document 2 that predicts the degree of fatigue progression of a bearing measures the structural change of the bearing material using X-rays, so that it is difficult to perform on-site measurement and is a destructive inspection. was there. Patent Document 3 is a technique for measuring a change from an austenite phase to a martensite phase for an inspected object made of austenitic stainless steel. In the case of a rolling bearing, a change due to fatigue is a change in the amount of retained austenite. Therefore, it is not possible to accurately predict the fatigue level of a rolling bearing only by measuring the change in permeability with eddy current. Further, with the technique according to Patent Document 4, although the load state of the bearing can be diagnosed, the remaining life cannot be estimated.

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザーが使用する軸受を非破壊で検査し、軸受の残存寿命を予測可能な軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置並びに軸受診断システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to non-destructively inspect a bearing used by a user and predict a remaining life of the bearing, and a remaining life prediction method and remaining life diagnosis. It is to provide a device and a bearing diagnosis system.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
(1) 機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命予測方法であって、
前記軸受が静止した状態で前記軸受のインピーダンスを渦電流測定装置により測定する工程と、
測定された前記軸受のインピーダンスに基づき、前記軸受の残存寿命を求める工程と、
を備え
前記軸受の残存寿命は、前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差であるインピーダンス距離を求めた後、該インピーダンス距離と前記軸受の残存寿命との関係を示すグラフを参照して求められることを特徴とする軸受の残存寿命予測方法。
(2) 前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、使用前の前記軸受における軌道面または転動面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における前記軌道面または前記転動面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする上記(1)に記載の軸受の残存寿命予測方法。
(3) 前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の非負荷圏における軌道面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における負荷圏の軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする上記(1)に記載の軸受の残存寿命予測方法。
(4) 前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の端面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における負荷圏の軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする上記(1)に記載の軸受の残存寿命予測方法。
(5) 機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命診断装置であって、
前記軸受の使用前後において、前記軸受の所定部位のインピーダンスを測定する渦電流測定装置と、
前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差であるインピーダンス距離を求めた後、該インピーダンス距離と前記軸受の残存寿命との関係を示すグラフを参照して、前記軸受の残存寿命を求める診断部と、
を備えることを特徴とする軸受の残存寿命診断装置。
(6) ユーザーの機械装置に組み込まれた軸受の診断システムであって、
前記軸受の所定部位のインピーダンスを、前記軸受が静止した状態で測定する渦電流測定装置と、
前記渦電流測定装置によって測定された前記軸受のインピーダンスと前記軸受の個体識別情報とを含む軸受情報を軸受メーカー側に送信する軸受情報送信部と、
前記軸受情報送信部から送信された前記軸受情報を受信する軸受情報受信部と、
前記軸受メーカー側に設けられ、受信した前記インピーダンスに基づいて、前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差であるインピーダンス距離を求めた後、該インピーダンス距離と前記軸受の残存寿命との関係を示すグラフを参照して、前記軸受の残存寿命情報を求める診断部と、
前記診断部によって求められた前記残存寿命情報を前記ユーザーに送信する寿命情報送信部と、
前記寿命情報送信部から送信された前記残存寿命情報を受信する寿命情報受信部と、
を備えることを特徴とする軸受診断システム。
(7) 前記診断部は、軸受情報と軸受の残存寿命との関連情報が蓄積されたデータベースを備え、前記データベースと、前記軸受情報受信部により受信された前記軸受情報とに基づいて、前記軸受の残存寿命を求めることを特徴とする上記(6)に記載の軸受診断システム。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) A method for predicting the remaining life of a bearing incorporated in a mechanical device,
Measuring the impedance of the bearing with an eddy current measuring device while the bearing is stationary;
Determining the remaining life of the bearing based on the measured impedance of the bearing;
Equipped with a,
The remaining life of the bearing is the relationship between the impedance distance and the remaining life of the bearing after obtaining the impedance distance, which is the difference between the measured impedance values before and after use of the bearing measured by the eddy current measuring device. A remaining life prediction method for a bearing characterized in that it is obtained with reference to the graph shown .
(2) The remaining life of the bearing is
The impedance of the raceway surface or rolling surface of the bearing before use, measured by the eddy current measuring device,
The impedance of the raceway surface or the rolling surface in the bearing after use, measured by the eddy current measuring device,
The bearing remaining life prediction method according to the above (1) , characterized in that it is obtained based on the difference between the two.
(3) The remaining life of the bearing is
Measured by the eddy current measurement device, the impedance of the orbital plane that put in a non-loaded zone of the bearing,
The measured by eddy current measuring device, the impedance of the orbital plane of the load zone in the bearing after use,
The bearing remaining life prediction method according to the above (1) , characterized in that it is obtained based on the difference between the two.
(4) The remaining life of the bearing is
The impedance of the end face of the bearing measured by the eddy current measuring device;
The measured by eddy current measuring device, the impedance of the orbital plane of the load area that put on the bearing after use,
The bearing remaining life prediction method according to the above (1) , characterized in that it is obtained based on the difference between the two.
(5) A remaining life diagnosis device for predicting the remaining life of a bearing incorporated in a mechanical device,
An eddy current measuring device for measuring the impedance of a predetermined part of the bearing before and after use of the bearing;
After obtaining the impedance distance, which is the difference between the measured impedance values before and after use of the bearing measured by the eddy current measuring device, with reference to a graph showing the relationship between the impedance distance and the remaining life of the bearing , A diagnostic unit for determining the remaining life of the bearing;
A remaining life diagnosis apparatus for bearings, comprising:
(6) A bearing diagnosis system incorporated in a user's mechanical device,
An eddy current measuring device that measures the impedance of a predetermined portion of the bearing while the bearing is stationary;
A bearing information transmitting unit that transmits bearing information including the impedance of the bearing measured by the eddy current measuring device and individual identification information of the bearing to a bearing manufacturer;
A bearing information receiver that receives the bearing information transmitted from the bearing information transmitter;
Based on the received impedance provided on the bearing manufacturer side, after obtaining an impedance distance that is a difference between measured values of the impedance before and after use of the bearing measured by the eddy current measuring device, the impedance distance and Referring to a graph showing the relationship with the remaining life of the bearing, a diagnostic unit for obtaining the remaining life information of the bearing;
A lifetime information transmitting unit that transmits the remaining lifetime information obtained by the diagnostic unit to the user;
A lifetime information receiving unit that receives the remaining lifetime information transmitted from the lifetime information transmitting unit;
A bearing diagnosis system comprising:
(7) The diagnosis unit includes a database in which related information between bearing information and the remaining life of the bearing is accumulated, and the bearing is based on the database and the bearing information received by the bearing information receiving unit. The bearing diagnosis system according to (6) , wherein the remaining life of the bearing is obtained.

本発明の軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置によれば、軸受のインピーダンスを渦電流測定装置により非破壊で測定して、軸受表面、表層部の材料組織変化、硬度変化などを検出し、軸受に疲労進行による損傷が発生する前に、軸受損傷時期、即ち軸受の残存寿命を予測することができる。
特に、軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差(インピーダンス距離)に基づいて残存寿命を求めることにより、残存寿命を高精度で予測することができる。
According to the bearing remaining life prediction method and remaining life diagnostic apparatus of the present invention, the impedance of the bearing is measured nondestructively with an eddy current measuring device to detect changes in the material structure and hardness of the bearing surface and surface layer. The damage time of the bearing, that is, the remaining life of the bearing can be predicted before the bearing is damaged due to fatigue.
In particular, the remaining life can be predicted with high accuracy by obtaining the remaining life based on the difference in impedance measurement values (impedance distance) before and after the use of the bearing.

また、本発明の軸受診断システムによれば、渦電流測定装置で測定されたインピーダンスを、軸受メーカーが遠隔地で受信し、診断部で分析することにより、軸受の残存寿命を予測することができる。また、実際に軸受が故障する前に残存寿命をユーザーに伝達することができる。これにより、ユーザーは、事前に軸受を手配、交換することができ、製造製品、付帯設備、製造スケジュールに及ぼす影響を最小限に抑制することができる。更に、軸受交換のラインスケジュ−ルを事前設定することができ、メンテナンス費用を削減すると共に、設備停止期間を最小限にして生産効率を向上させることができる。加えて、センサは軸受を静止した状態で測定するので、軸受作動中の診断よりも正確な診断が可能となる。   Further, according to the bearing diagnostic system of the present invention, the bearing manufacturer can receive the impedance measured by the eddy current measuring device at a remote place and analyze it at the diagnostic unit, thereby predicting the remaining life of the bearing. . In addition, the remaining life can be transmitted to the user before the bearing actually fails. As a result, the user can arrange and replace the bearings in advance, and the influence on the manufactured product, the incidental equipment, and the manufacturing schedule can be minimized. Furthermore, it is possible to preset a line schedule for bearing replacement, thereby reducing maintenance costs and minimizing equipment downtime and improving production efficiency. In addition, since the sensor measures with the bearing stationary, a more accurate diagnosis than the diagnosis during operation of the bearing is possible.

本発明に係る軸受の残存寿命診断装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the remaining life diagnosis apparatus of the bearing which concerns on this invention. 渦電流測定装置により、軸受のインピーダンスを測定する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which measures the impedance of a bearing with an eddy current measuring apparatus. 軸受の使用前後におけるインピーダンスを示すグラフである。It is a graph which shows the impedance before and behind use of a bearing. (a)はインピーダンス距離と残存寿命との関係を示すグラフ、図4(b)はインピーダンス距離と疲労進行度との関係を示すグラフである。FIG. 4A is a graph showing the relationship between the impedance distance and the remaining life, and FIG. 4B is a graph showing the relationship between the impedance distance and the fatigue progress. (a)及び(b)は渦電流測定装置により、外輪軌道面の負荷圏及び非負荷圏のインピーダンスを測定する状態を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the state which measures the impedance of the load zone and non-load zone of an outer ring raceway surface with an eddy current measuring apparatus. 渦電流測定装置により、軸受の端面及び負荷圏の外輪軌道面のインピーダンスを測定する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which measures the impedance of the end surface of a bearing, and the outer ring raceway surface of a load zone with an eddy current measuring apparatus. 本発明に係る軸受診断システムのブロック図である。1 is a block diagram of a bearing diagnosis system according to the present invention. 図7に示す軸受診断システムの情報の流れを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the flow of information of the bearing diagnostic system shown in FIG. 図7に示す軸受診断システムの構成例の説明図である。It is explanatory drawing of the structural example of the bearing diagnostic system shown in FIG. 疲労進行度と、残留オーステナイト、マルテンサイトの半価幅、軌道面表面粗さの各変化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between fatigue progress and each change rate of a retained austenite, the half value width of a martensite, and a raceway surface roughness.

以下、本発明に係る残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of a remaining life prediction method and a remaining life diagnosis apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は本発明の軸受の残存寿命診断装置の概略構成図であり、残存寿命診断装置10は、渦電流測定装置11、軸受の残存寿命を求める診断部12、入力部13、及び表示部14を備えている。渦電流測定装置11及び診断部12は、主に、所謂コンピュータで構成され、渦電流測定装置11には、軸受の所定部位のインピーダンスを測定するためのプローブ15が接続され、診断部12には、インピーダンスと残存寿命(疲労進行度)との相関関係が蓄積されたデータベース33が接続される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a bearing remaining life diagnosis device according to the present invention. A remaining life diagnosis device 10 includes an eddy current measuring device 11, a diagnosis unit 12 for determining the remaining life of a bearing, an input unit 13, and a display unit 14. It has. The eddy current measurement device 11 and the diagnosis unit 12 are mainly configured by a so-called computer. The eddy current measurement device 11 is connected to a probe 15 for measuring the impedance of a predetermined part of the bearing. The database 33 in which the correlation between the impedance and the remaining life (fatigue progress) is accumulated is connected.

渦電流測定装置11は、プローブ15内のコイル(図示せず)に励磁電流を流して測定対象金属(ここでは軸受の外輪、内輪、または転動体)内に渦電流を誘導し、その渦電流によってコイルに生じるインピーダンスを検出することにより、金属組織(例えば、残留オーステナイト量)の測定を、非破壊で測定する。   The eddy current measuring device 11 induces an eddy current in a metal to be measured (here, an outer ring, an inner ring, or a rolling element of a bearing) by passing an exciting current through a coil (not shown) in the probe 15, and the eddy current. By detecting the impedance generated in the coil, the measurement of the metal structure (for example, the amount of retained austenite) is measured nondestructively.

診断部12は、プローブ15によって測定されたインピーダンスに基づき、データベース33に蓄積されたインピーダンスと残存寿命(疲労進行度)との相関関係を参照して軸受の残存寿命を求め、表示部14に表示する。   Based on the impedance measured by the probe 15, the diagnosis unit 12 obtains the remaining life of the bearing by referring to the correlation between the impedance accumulated in the database 33 and the remaining life (fatigue progress) and displays it on the display unit 14. To do.

図2は、軸受の外輪軌道面のインピーダンスを渦電流測定装置によって測定する状態を示す図であり、先ず、未使用状態の外輪16の軌道面16aにプローブ15を近づけて未使用時の軌道面16aのインピーダンスX1を測定し、測定対象軸受の識別番号と共に、データベース33に記憶しておく。次いで、該軸受の使用時間が、軸受の定期的なメンテナンス時など、所定の運転時間に達したとき、軸受を分解して、使用後の軌道面16aのインピーダンスX2を測定する。   FIG. 2 is a diagram showing a state in which the impedance of the outer ring raceway surface of the bearing is measured by an eddy current measuring device. First, the probe 15 is brought close to the raceway surface 16a of the outer ring 16 in the unused state, and the raceway surface when not in use. The impedance X1 of 16a is measured and stored in the database 33 together with the identification number of the bearing to be measured. Next, when the usage time of the bearing reaches a predetermined operation time such as during regular maintenance of the bearing, the bearing is disassembled, and the impedance X2 of the raceway surface 16a after use is measured.

図3は軸受の使用前後におけるインピーダンスを示すグラフ、図4(a)はインピーダンス距離と残存寿命との関係を示すグラフ、図4(b)はインピーダンス距離と疲労進行度との関係を示すグラフである。インピーダンス距離と残存寿命(疲労進行度)との関係は、例えば、ステンレス鋼や高炭素軸受鋼などの軸受材料ごとに異なる特性を示し、軸受材料ごとのデータがデータベース33に蓄積されている。図2に示すように、軸受の使用前後において測定された外輪16の軌道面16aのインピーダンスX1、X2を、図3に示すようにグラフ上にプロットして、両インピーダンスX1、X2の差であるインピーダンス距離Aを求める。この図3に示すインピーダンス平面図は、横軸をインピーダンスの抵抗成分、縦軸をリアクタンス成分としてインピーダンスの座標の軌跡を示している。次いで、診断部12が、図4(a)または(b)に示すデータベース33に蓄積されているインピーダンス距離Aと残存寿命L(疲労進行度F)との関係を参照して、軸受の残存寿命Lまたは、疲労進行度Fを求める。   FIG. 3 is a graph showing the impedance before and after the use of the bearing, FIG. 4A is a graph showing the relationship between the impedance distance and the remaining life, and FIG. 4B is a graph showing the relationship between the impedance distance and the fatigue progress. is there. The relationship between the impedance distance and the remaining life (fatigue progress) shows different characteristics for each bearing material such as stainless steel and high carbon bearing steel, and data for each bearing material is accumulated in the database 33. As shown in FIG. 2, impedances X1 and X2 of the raceway surface 16a of the outer ring 16 measured before and after use of the bearing are plotted on a graph as shown in FIG. 3, and are the differences between the two impedances X1 and X2. The impedance distance A is obtained. The impedance plan view shown in FIG. 3 shows the locus of the coordinates of the impedance with the horizontal axis representing the resistance component of the impedance and the vertical axis representing the reactance component. Next, the diagnosis unit 12 refers to the relationship between the impedance distance A and the remaining life L (fatigue progress F) stored in the database 33 shown in FIG. L or fatigue progression degree F is obtained.

なお、インピーダンス距離Aに、複数の閾値、例えば2つの閾値を設定しておき、この閾値に基づいて残存寿命Lを3段階(例えば、正常、注意、警告など)で表示するようにすれば、残存寿命Lに関する分かりやすい指標となる。インピーダンス測定による残存寿命診断は、軸受の使用期間中、例えば、一定運転時間ごとに、即ち、定期的に複数回に亘って実施し、データベースに蓄積することが望ましい。   If a plurality of threshold values, for example, two threshold values are set for the impedance distance A, and the remaining life L is displayed in three stages (for example, normal, caution, warning, etc.) based on the threshold values, This is an easy-to-understand index for the remaining life L. It is desirable that the remaining life diagnosis based on the impedance measurement is performed during a period of use of the bearing, for example, every fixed operation time, that is, periodically several times and accumulated in a database.

ここで、出願人は、市場で使用された多くの軸受の組織・表面性状と渦電流測定値との関係を調査した結果、転がり疲労の場合、渦電流測定値は、透磁率、導電率、回路間結合などの変化により複雑な挙動を示すが、転がり疲労の進行とともにインピーダンスプロット上を規則正しく移動することを見出した。また,疲労進行度とインピーダンスプロットとの関係のデータベースを構築することにより、渦電流測定値から残存寿命を予測可能なシステムを構築することに成功した。   Here, as a result of investigating the relationship between the structure and surface properties of many bearings used in the market and the eddy current measurement value, in the case of rolling fatigue, the applicant has measured the permeability, conductivity, We found complex behavior due to changes in circuit coupling, etc., but we found that they move regularly on the impedance plot as rolling fatigue progresses. In addition, by building a database of the relationship between fatigue progress and impedance plot, we succeeded in building a system that can predict the remaining life from eddy current measurements.

転がり軸受の軌道輪及び転動体は、素材から鍛造、旋削、熱処理、研磨等の多くの工程を経て製作されるため、軸受毎に初期(未使用)の状態で多少なりとも材料組織、表面性状にばらつきを持っている。一方、渦電流測定値は、そのわずかな材料組織や表面性状の違いにも敏感に反応するため、疲労進行度が同じであっても、軸受ごとにインピーダンスの数値が異なる場合がある。したがって、渦電流測定により得られたインピーダンスの値の絶対値から疲労進行度を求めるより、初期(未使用)のインピーダンスと軸受使用後のインピーダンスとの差(インピーダンス距離)から疲労進行度を求める方が、精度の良い残存寿命の推定が可能となる。   Since the bearing rings and rolling elements of rolling bearings are manufactured through many processes such as forging, turning, heat treatment, polishing, etc., the material structure and surface properties of the bearings are in some initial (unused) state. Have variations. On the other hand, the measured value of eddy currents is sensitive to the slight difference in material structure and surface properties, so even if the fatigue progress is the same, the numerical value of the impedance may be different for each bearing. Therefore, rather than obtaining the degree of fatigue progression from the absolute value of the impedance value obtained by eddy current measurement, the method for obtaining the degree of fatigue progression from the difference (impedance distance) between the initial (unused) impedance and the impedance after using the bearing However, it is possible to estimate the remaining life with high accuracy.

上記したように、本実施形態の軸受の残存寿命予測方法及び残存寿命診断装置10によれば、渦電流測定装置11が軸受の所定部位のインピーダンスXを非破壊で測定し、診断部12が測定されたインピーダンスXに基づいて軸受の残存寿命Lを求めるので、疲労進行度Fの指標となる軸受表面、表層部の材料組織変化、硬度変化などを検出して、軸受に疲労進行による損傷が発生する前に、軸受損傷時期、即ち軸受の残存寿命Lを予測することができる。特に、軸受の使用前後におけるインピーダンスXの測定値の差(インピーダンス距離A)に基づいて残存寿命Lを求めることにより、残存寿命Lを高精度で予測することができる。また、残存寿命診断装置10を、携帯可能な独立した装置とすれば、軸受の使用現場において、残存寿命Lの予測が可能となる。   As described above, according to the remaining life prediction method and remaining life diagnosis device 10 of the present embodiment, the eddy current measurement device 11 measures the impedance X of a predetermined portion of the bearing in a nondestructive manner, and the diagnosis unit 12 measures the impedance X. Since the remaining life L of the bearing is determined based on the impedance X, the bearing surface, the material structure change of the surface layer, the hardness change, and the like, which are indicators of the fatigue progress F, are detected, and the bearing is damaged due to the progress of fatigue. Before starting, the bearing damage timing, that is, the remaining life L of the bearing can be predicted. In particular, the remaining life L can be predicted with high accuracy by obtaining the remaining life L based on the difference between the measured values of the impedance X before and after the use of the bearing (impedance distance A). Further, if the remaining life diagnosis device 10 is an independent portable device, the remaining life L can be predicted at the use site of the bearing.

なお、軸受の使用前における軌道面のインピーダンスX1が測定困難な場合には、図5(a)及び(b)に示すように、軸受の固定側部材(外輪16)の非負荷圏(軸受に作用する荷重Pと反対側)の軌道面16aで測定されたインピーダンスX1´を、使用前軸受のインピーダンスX1として代用することもできる。また、図6に示すように、軸受(外輪16)の端面16bで測定されたインピーダンスX1´を、使用前軸受のインピーダンスX1として用いてもよい。   If it is difficult to measure the impedance X1 of the raceway surface before using the bearing, as shown in FIGS. 5A and 5B, the non-load zone (on the bearing) of the stationary member (outer ring 16) of the bearing The impedance X1 ′ measured on the raceway surface 16a on the side opposite to the acting load P) can be substituted as the impedance X1 of the bearing before use. Moreover, as shown in FIG. 6, you may use impedance X1 'measured on the end surface 16b of a bearing (outer ring | wheel 16) as the impedance X1 of a bearing before use.

また、インピーダンスXの測定は、外輪16だけでなく、内輪の軌道面、及び転動体の転動面でも測定することが望ましく、これら3つのインピーダンス距離Aに基づく3つの残存寿命の最も短い値を用いて残存寿命Lとすることが望ましい。   The impedance X is preferably measured not only on the outer ring 16 but also on the raceway surface of the inner ring and the rolling surface of the rolling element. The shortest value of the three remaining lifetimes based on these three impedance distances A is determined. It is desirable that the remaining life L be used.

(第2実施形態)
次に、本発明に係る軸受診断システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図7から図9に示すように、軸受診断システム20は、軸受メーカー21において、ユーザー22に設置される機械装置23の軸受24について診断を行い、軸受24の残存寿命情報をユーザー22に返送するシステムである。
(Second Embodiment)
Next, an embodiment of a bearing diagnosis system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 7 to 9, the bearing diagnosis system 20 diagnoses the bearing 24 of the mechanical device 23 installed in the user 22 in the bearing manufacturer 21 and returns the remaining life information of the bearing 24 to the user 22. System.

本軸受診断システム20の診断対象となる軸受24は、例えば、風車、鉄道車両、製鉄所の鉄鋼設備、製紙工場の製紙機械、鉱山の建設機械などの機械装置23に組み込まれて使用される軸受である。軸受24の残存寿命情報は、渦電流測定装置11によって測定される軸受材料の内部の物理量に関する測定値(インピーダンスX)に基づき、軸受メーカー21側に設けられた診断部12によって求められる。具体的に、診断部12は、試料である軸受24にプローブ15を近づけたとき測定されるインピーダンスXから残存寿命情報を求める。   The bearing 24 to be diagnosed by the bearing diagnostic system 20 is a bearing used by being incorporated in a mechanical device 23 such as a windmill, a railway vehicle, a steel facility in a steel mill, a papermaking machine in a paper mill, or a construction machine in a mine. It is. The remaining life information of the bearing 24 is obtained by the diagnostic unit 12 provided on the bearing manufacturer 21 side based on the measured value (impedance X) regarding the physical quantity inside the bearing material measured by the eddy current measuring device 11. Specifically, the diagnosis unit 12 obtains remaining life information from the impedance X measured when the probe 15 is brought close to the bearing 24 that is a sample.

ユーザー22には、渦電流測定装置11によって測定されたインピーダンスの測定値を含む軸受情報s1を、インターネット(公衆回線)29に送信する軸受情報送信部30が設けられている。軸受情報送信部30は、情報収集部30aや、情報送信部30bを含んで構成されている。また、軸受情報s1は、対象となる軸受24のユーザー名、使用機械装置23、使用個所、使用条件、使用環境、累積使用時間などの個体識別情報を含んでいる。   The user 22 is provided with a bearing information transmission unit 30 that transmits bearing information s1 including a measured value of impedance measured by the eddy current measuring device 11 to the Internet (public line) 29. The bearing information transmission unit 30 includes an information collection unit 30a and an information transmission unit 30b. The bearing information s1 includes individual identification information such as the user name of the target bearing 24, the machine device 23 used, the location used, the usage condition, the usage environment, and the cumulative usage time.

軸受情報送信部30は、軸受情報s1をインターネット29に送れるものであれば特に限定されず、コンピュータや各種の情報処理機器などが使用可能であり、渦電流測定装置11で測定した測定値と個体識別情報とを含む軸受情報s1を記憶する記憶部を有するものが好ましい。   The bearing information transmission unit 30 is not particularly limited as long as it can transmit the bearing information s1 to the Internet 29, and a computer, various information processing devices, and the like can be used. What has a memory | storage part which memorize | stores the bearing information s1 containing identification information is preferable.

軸受メーカー21は、インターネット29を介してユーザー22から送信された軸受情報s1を受信する軸受情報受信部31と、この軸受情報s1から軸受24の残存寿命を診断する診断部12とを備える。また、軸受メーカー21には、商品情報付加部35、寿命情報送信部36、及び受注処理部37が配設されている。軸受情報受信部31及び診断部12が技術研究部門21Aに配置され、商品情報付加部35、寿命情報送信部36、及び受注処理部37が営業生産部門21Bに設けられれば、各種情報を効率的に取り扱うことができ、好ましい。   The bearing manufacturer 21 includes a bearing information receiving unit 31 that receives bearing information s1 transmitted from the user 22 via the Internet 29, and a diagnostic unit 12 that diagnoses the remaining life of the bearing 24 from the bearing information s1. The bearing manufacturer 21 is provided with a product information adding unit 35, a life information transmitting unit 36, and an order receiving processing unit 37. If the bearing information receiving unit 31 and the diagnostic unit 12 are arranged in the technical research department 21A, and the product information adding unit 35, the life information transmitting unit 36, and the order receiving processing unit 37 are provided in the sales and production department 21B, various information can be efficiently transmitted. Can be handled easily.

軸受情報受信部31は、ユーザー22の軸受情報送信部30から送信される軸受情報s1を、インターネット29を介して受信可能なものであり、軸受情報s1を発信したユーザー22を識別することができる。軸受情報受信部31は、コンピュータ等の通信機能を備えた汎用の情報処理機器や専用の電子機器であっても良く、受信した軸受情報s1を記憶する情報記憶部(図示せず)を有するものが好ましい。   The bearing information receiving unit 31 can receive the bearing information s1 transmitted from the bearing information transmitting unit 30 of the user 22 via the Internet 29, and can identify the user 22 that has transmitted the bearing information s1. . The bearing information receiving unit 31 may be a general-purpose information processing device having a communication function such as a computer or a dedicated electronic device, and has an information storage unit (not shown) for storing the received bearing information s1. Is preferred.

診断部12は、軸受情報s1と軸受24の残存寿命(疲労進行度)との関連情報が蓄積されたデータベース33を備えており、渦電流測定装置11で測定されたインピーダンスXから、データベース33に蓄積されているデータに基づいて軸受24の残存寿命を求める。   The diagnosis unit 12 includes a database 33 in which related information between the bearing information s1 and the remaining life (fatigue progress) of the bearing 24 is accumulated. From the impedance X measured by the eddy current measurement device 11, the diagnosis unit 12 stores The remaining life of the bearing 24 is obtained based on the accumulated data.

商品情報付加部35は、機種別の在庫情報、価格情報、納期情報、などの商品情報を蓄積するデータベース34に接続されており、診断部12によって求められた残存寿命情報s2に、データベース34に蓄積されているデータから必要な商品情報を抽出・付与して軸受寿命情報s3とする。軸受寿命情報s3は、寿命情報送信部36から、ユーザー22に設置された寿命情報受信部40に送信される。   The product information adding unit 35 is connected to a database 34 that stores product information such as model-specific inventory information, price information, and delivery date information. The product information adding unit 35 stores the remaining life information s2 obtained by the diagnosis unit 12 in the database 34. Necessary product information is extracted and added from the accumulated data to obtain bearing life information s3. The bearing life information s3 is transmitted from the life information transmitting unit 36 to the life information receiving unit 40 installed in the user 22.

図9は、軸受診断システム20のハードウェア構成例であり、ローカルエリアネットワークを構成する複数のコンピュータ41、42、及びデータベース33が、インターネット29に対して、ターミナルアダプタ43,ルータ44およびハブ45を介して接続され、ウェブサーバ46で管理される。データベース33は、コンピュータ47と大容量記憶部48とで構成され、軸受情報受信部31は、ルータ44,ハブ45,ウェブサーバ46等によって構成される。また、診断部12は、コンピュータ41等で構成される。   FIG. 9 is a hardware configuration example of the bearing diagnosis system 20. A plurality of computers 41 and 42 and a database 33 constituting a local area network include a terminal adapter 43, a router 44, and a hub 45 with respect to the Internet 29. And is managed by the web server 46. The database 33 includes a computer 47 and a large capacity storage unit 48, and the bearing information reception unit 31 includes a router 44, a hub 45, a web server 46, and the like. The diagnosis unit 12 includes a computer 41 and the like.

軸受メーカー21の営業生産部門21Bにおいては、複数のコンピュータ49、50と商品情報データベース34等でローカルエリアネットワークを構成し、インターネット29に対して、ターミナルアダプタ51,ルータ52およびハブ53を介して接続され、ウェブサーバ54で管理される。商品情報付加部35、寿命情報送信部36、及び受注処理部37は、コンピュータ49,50で構成される。   In the sales and production department 21B of the bearing manufacturer 21, a plurality of computers 49 and 50 and a product information database 34 constitute a local area network and are connected to the Internet 29 via a terminal adapter 51, a router 52 and a hub 53. And managed by the web server 54. The product information adding unit 35, the life information transmitting unit 36, and the order receiving processing unit 37 are configured by computers 49 and 50.

ユーザー22は、複数のコンピュータ56と軸受情報送信部30となるコントローラ等でローカルエリアネットワークを構成し、インターネット29に対して、ターミナルアダプタ57,ルータ58およびハブ59を介して接続され、ウェブサーバ60で管理される。寿命情報受信部40は、コンピュータ56で構成される。   The user 22 configures a local area network with a plurality of computers 56 and a controller serving as the bearing information transmission unit 30, and is connected to the Internet 29 via a terminal adapter 57, a router 58, and a hub 59. Managed by. The life information receiving unit 40 includes a computer 56.

ユーザー22が複数ある場合、図9に示すように、軸受メーカー21の軸受情報受信部31(ルータ44,ハブ45,ウェブサーバ46)、及び寿命情報送信部36(コンピュータ49,50)は、インターネット29を介してそれぞれのユーザー22の軸受情報送信部30、及び寿命情報受信部40を構成するコンピュータ56、61に接続されている。
なお、図7の軸受診断システムの情報の流れを示す図8の概念図において、符号30´は、軸受情報送信部30を構成するデータ収集部コントローラであり、31´は、軸受情報受信部を構成する情報管理インターフェースであり、26は、診断部12を構成する技術・研究部門データ解析であり、33´は、疲労データベース33を作成するデータベース作成を表し、35´は、商品情報付加部35、寿命情報送信部36、及び受注処理部37を有する販売部門保守サポートを表している。
When there are a plurality of users 22, as shown in FIG. 9, the bearing information receiving unit 31 (router 44, hub 45, web server 46) and life information transmitting unit 36 (computers 49, 50) of the bearing manufacturer 21 are connected to the Internet. 29 are connected to computers 56 and 61 constituting the bearing information transmitting unit 30 and the life information receiving unit 40 of each user 22.
In the conceptual diagram of FIG. 8 showing the information flow of the bearing diagnosis system of FIG. 7, reference numeral 30 ′ is a data collection unit controller constituting the bearing information transmission unit 30, and 31 ′ is a bearing information reception unit. An information management interface is configured, 26 is a technology / research department data analysis configuring the diagnosis unit 12, 33 ′ represents database creation for creating the fatigue database 33, and 35 ′ represents a product information addition unit 35. , Sales department maintenance support having a life information transmission unit 36 and an order processing unit 37 is shown.

本実施形態の診断方法について説明する。図7に示すように、ユーザー22は、機械装置23を停止させて軸受24を分解し、渦電流測定装置11によって軌道面のインピーダンスXを測定する(図2参照)。軸受24のインピーダンスXは、軸受24が静止した状態であれば正確に測定可能であり、軸受24を分解して、外輪16の軌道面16a、内輪の軌道面、転動体の転動面のそれぞれについてインピーダンスXを測定することで、より正確に測定することができる。   The diagnostic method of this embodiment will be described. As shown in FIG. 7, the user 22 stops the mechanical device 23, disassembles the bearing 24, and measures the impedance X of the raceway surface by the eddy current measuring device 11 (see FIG. 2). The impedance X of the bearing 24 can be accurately measured as long as the bearing 24 is stationary. The bearing 24 is disassembled, and each of the raceway surface 16a of the outer ring 16, the raceway surface of the inner ring, and the rolling surface of the rolling element is obtained. By measuring the impedance X for, it can be measured more accurately.

渦電流測定装置11によって測定されたインピーダンスXの測定値と軸受24の個体識別番号とを含む軸受情報s1は、軸受情報送信部30からインターネット29を介して送信され、軸受メーカー21の軸受情報受信部31で受信される。軸受情報受信部31で受信された軸受情報s1は、データベース33に蓄積されているデータに基づいて、診断部12が軸受24の残存寿命を求める。   The bearing information s1 including the measured value of the impedance X measured by the eddy current measuring device 11 and the individual identification number of the bearing 24 is transmitted from the bearing information transmitting unit 30 via the Internet 29 and received by the bearing manufacturer 21. Received by the unit 31. Based on the data stored in the database 33, the diagnosis unit 12 obtains the remaining life of the bearing 24 based on the bearing information s1 received by the bearing information receiving unit 31.

具体的には、データベース33は、インピーダンス距離Aと残存寿命(疲労進行度)との関連情報(軸受材料ごとに異なる)と共に、使用前の軸受24のインピーダンスX1(定期的に測定される場合は、各回のインピーダンスXの測定履歴を含む)を個体識別情報に関連付けて記憶しており、この記憶されている使用前の軸受24のインピーダンスX1と、今回、送信された軸受情報s1に含まれる使用後の軸受24のインピーダンスX2と、からインピーダンス距離Aを求め、このインピーダンス距離Aからデータベース33のデータに基づいて残存寿命を求める(図3、4参照)。   Specifically, the database 33 includes the impedance X1 (when periodically measured) of the bearing 24 before use, together with related information (which differs for each bearing material) between the impedance distance A and the remaining life (fatigue progress). (Including the measurement history of the impedance X of each time) in association with the individual identification information, and the stored impedance X1 of the bearing 24 before use and the use included in the bearing information s1 transmitted this time. The impedance distance A is obtained from the impedance X2 of the subsequent bearing 24, and the remaining life is obtained from the impedance distance A based on the data in the database 33 (see FIGS. 3 and 4).

なお、残存寿命の算出手順については、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、インピーダンスXの測定履歴がある場合は、測定履歴も参考にして残存寿命を求めることが好ましい。   Note that the remaining life calculation procedure is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. If there is a measurement history of impedance X, it is preferable to obtain the remaining life with reference to the measurement history.

使用前の軸受24のインピーダンスX1がデータベース33に記憶されていない場合には、軸受24の端面、或いは非負荷圏の軌道面や転動面のインピーダンスXで代用することもできる(図5、6参照)。更に、精度は多少粗くなるが、使用後の軸受24のインピーダンスX2だけから残存寿命を求めることも可能である。   If the impedance X1 of the bearing 24 before use is not stored in the database 33, the impedance X of the end face of the bearing 24, or the raceway surface or rolling surface of the non-load zone can be substituted (FIGS. 5 and 6). reference). Furthermore, although the accuracy is somewhat rough, it is possible to obtain the remaining life only from the impedance X2 of the bearing 24 after use.

診断部12によって求められた残存寿命は、個体識別番号、診断対象である軸受24の外輪、内輪、転動体などの軸受部位、アプリケーションなどの情報が付加されて残存寿命情報s2となる。残存寿命情報s2には、必要に応じて商品情報のデータベース34に蓄積されているデータから、機種別の在庫情報、価格情報、納期情報、などの必要と思われる商品情報、及び発注伺い情報が付加されて軸受寿命情報s3とされ、寿命情報送信部36から、ユーザー22の寿命情報受信部40に送信される。   The remaining life obtained by the diagnosis unit 12 is added with information such as an individual identification number, a bearing part such as an outer ring, an inner ring, and a rolling element of the bearing 24 to be diagnosed, an application, etc., and becomes remaining life information s2. The remaining life information s2 includes product information that is considered necessary, such as model-specific inventory information, price information, and delivery date information, and order inquiry information from the data stored in the product information database 34 as necessary. The bearing life information s3 is added and transmitted from the life information transmission unit 36 to the life information reception unit 40 of the user 22.

寿命情報受信部40内に設けられた発注処理部42は、軸受寿命情報s3に含まれる見積もり情報に基づいて発注情報s4をインターネット29を介して受注処理部37に送信する。受注処理部37は、発注情報s4の発注内容に応じて、商品保管部71に納品の手配情報を送信する。商品保管部71は、受信した手配情報に応じて、商品生産部72で軸受24を生産し、ユーザー22に納品する。   The order processing unit 42 provided in the life information receiving unit 40 transmits the order information s4 to the order receiving processing unit 37 via the Internet 29 based on the estimation information included in the bearing life information s3. The order processing unit 37 transmits delivery arrangement information to the product storage unit 71 in accordance with the order contents of the order information s4. The product storage unit 71 produces the bearing 24 in the product production unit 72 according to the received arrangement information, and delivers it to the user 22.

以上説明したように、本実施形態の軸受診断システム20によれば、渦電流測定装置11によって測定された軸受24のインピーダンスXと軸受24の個体識別情報を含む軸受情報s1を、遠隔地にある軸受メーカー21が受信し、データベース33に蓄積されたデータに基づいて、診断部12によって軸受24の残存寿命を求め、軸受24が故障する前に残存寿命情報s2をユーザー22に伝達することができる。即ち、軸受24の外的損傷が発生する前の、軸受24が正常に使用されている状態で、軸受の残存寿命に関係するステータス情報を測定して、残存寿命情報s2を予測することができるので、メンテナンス対応や在庫調整するための期間を長く得ることができる。これにより、ユーザー22は、事前に軸受24を手配、交換することができ、製造製品、付帯設備、製造スケジュールに及ぼす影響を最小限に抑制することができる。また、軸受交換のラインスケジュ−ルを事前に設定することができ、メンテナンス費用を削減すると共に、設備停止期間を最小限にして生産効率を向上させることができる。   As described above, according to the bearing diagnosis system 20 of the present embodiment, the bearing information s1 including the impedance X of the bearing 24 measured by the eddy current measuring device 11 and the individual identification information of the bearing 24 is in a remote place. Based on the data received by the bearing manufacturer 21 and accumulated in the database 33, the remaining life of the bearing 24 can be obtained by the diagnosis unit 12, and the remaining life information s2 can be transmitted to the user 22 before the bearing 24 fails. . That is, status information related to the remaining life of the bearing can be measured and the remaining life information s2 can be predicted in a state where the bearing 24 is normally used before external damage to the bearing 24 occurs. Therefore, it is possible to obtain a longer period for maintenance and inventory adjustment. Thereby, the user 22 can arrange and exchange the bearing 24 in advance, and can suppress the influence which it has on a manufactured product, incidental equipment, and a manufacturing schedule to the minimum. In addition, a line schedule for bearing replacement can be set in advance, so that maintenance costs can be reduced, and the facility downtime can be minimized to improve production efficiency.

ここで、疲労の進行とともに、各因子がどのように変化するかを確認するため、耐久試験を途中で停止し、残留オーステナイトの変化量、マルテンサイトの半価幅の変化量、軌道面表面粗さの変化量の関係を調査した。   Here, in order to confirm how each factor changes as fatigue progresses, the durability test is stopped halfway, the amount of change in retained austenite, the amount of change in the half-value width of martensite, the surface roughness of the raceway surface. We investigated the relationship between the amount of change.

試験軸受には、自動調芯ころ軸受(型番22211)を用いた。試験条件は、試験荷重をラジアル荷重Fr=4614kg、アキシャル荷重Fa=0kgとし、回転数をn=1500min−1、潤滑油(ISO−VG68)を強制循環給油した。試験は、1h、5h、10h、50h、100h、500h、1000hで停止し、残留オーステナイト量、マルテンサイトの半価幅、表面粗さを測定した。残留オーステナイト量、マルテンサイトの半価幅は、X線回折を用いて測定した。また、表面粗さは、Taylor Hobson製のフォームタリサーフを用いて測定した。図10は、疲労進行度と表面粗さ、残留オーステナイト量、マルテンサイトの半価幅の関係を示す。なお、疲労進行度の定義は、(測定時の稼働時間/剥離時間)であり、図10の縦軸の変化量は初期品の値を1として比の値で示している。A self-aligning roller bearing (model number 22211) was used as the test bearing. The test conditions were as follows: test load was radial load Fr = 4614 kg, axial load Fa = 0 kg, rotation speed was n = 1500 min −1 , and lubricating oil (ISO-VG68) was forcibly circulated. The test was stopped at 1 h, 5 h, 10 h, 50 h, 100 h, 500 h, and 1000 h, and the amount of retained austenite, the half-value width of martensite, and the surface roughness were measured. The amount of retained austenite and the half width of martensite were measured using X-ray diffraction. Further, the surface roughness was measured using a foam Talysurf manufactured by Taylor Hobson. FIG. 10 shows the relationship between the degree of progress of fatigue, the surface roughness, the amount of retained austenite, and the half-value width of martensite. The definition of the degree of progress of fatigue is (operation time during measurement / peeling time), and the amount of change on the vertical axis in FIG.

図10に示すように、疲労過程のごく初期段階には、表面粗さが変化し、その後マルテンサイトの半価幅が変化して、最後に残留オーステナイト量に変化が現れることがわかる。従って、疲労初期には表面粗さの変化、中期にはマルテンサイトの半価幅、末期には残留オーステナイトの変化を、渦電流測定することにより、残存寿命を予測することが可能である。   As shown in FIG. 10, it can be seen that at the very initial stage of the fatigue process, the surface roughness changes, the half-value width of martensite subsequently changes, and finally the change in the amount of retained austenite appears. Therefore, it is possible to predict the remaining life by measuring the change in surface roughness in the early stage of fatigue, the half-value width of martensite in the middle period, and the change in retained austenite at the end stage.

(実施例)
以下に、本発明に係る軸受診断システム20および軸受診断方法が適用された実施例について説明する。
1.製鉄所
製鉄所では各設備において多くの圧延ロールが使用されている。例えば、連続鋳造設備では、約数百本のロールが使用されており、通常、各ロールには2個の軸受が配置されているので、軸受の総使用個数は数千に及ぶ。数百本のロールの内、一本でも回転不具合が生じると製品(スラブ)の形状に多大な影響を与える虞がある。従って、軸受が損傷した後に軸受異常が検知される従来の診断システムによると、製品はもとより、設備に多大な損傷を与える虞がある。本発明の軸受診断システムは、軸受が損傷する前に軸受状況(残存寿命)が確認できるので、突発的な設備損傷を起すことが防止され、また軸受交換に対するラインスケジュールを事前設定できるため、メンテナンス費用を削減することができる。
(Example)
Hereinafter, an embodiment to which the bearing diagnosis system 20 and the bearing diagnosis method according to the present invention are applied will be described.
1. Steelworks Many mill rolls are used in each facility. For example, in a continuous casting facility, about several hundred rolls are used, and usually two bearings are arranged on each roll, so that the total number of bearings used is several thousand. If even one of the hundreds of rolls causes a rotation failure, the shape of the product (slab) may be greatly affected. Therefore, according to the conventional diagnostic system in which a bearing abnormality is detected after the bearing is damaged, there is a risk that the product as well as the equipment may be damaged greatly. The bearing diagnosis system of the present invention can check the bearing status (residual life) before the bearing is damaged, so that it is possible to prevent sudden equipment damage and to set a line schedule for bearing replacement in advance. Cost can be reduced.

2.製紙工場
製紙工場においても、製鉄所と同様に多数のロールが使用されている。このため、ロールに使用される軸受が損傷した場合、上記鉄鋼設備と同様、大きな影響を受けることが予想されるが、本発明の軸受診断システムによって回避することができる。
2. Paper Mills A number of rolls are used in paper mills as well as in steel mills. For this reason, when the bearing used for the roll is damaged, it is expected that the bearing will be greatly affected as in the case of the steel equipment, but it can be avoided by the bearing diagnostic system of the present invention.

3.風力発電
風力発電は年々、発電容量が大きくなり、近年、マルチメガワット級(5MW以上)の大型風車が設置されている。多くは陸上(onshore)設置であるが、輸送、設置、周辺環境の制約などにより洋上(offshore)にも設置されはじめている。風力発電は、風力でローターを回転させ、増速機により所定の回転数に引き上げて発電機を回転させて、機械エネルギーを電気エネルギーヘ変換する。これら増速機、発電機は、ナセルと呼ばれる格納庫に収められているが、ロ一ターの位置に合わせて高所(100m以上〉に設置される。増速機、発電機には多数の軸受が使用されており、軸受に異常が生じると発電が出来なくなるだけでなく、周辺部材(歯車、発電機)にも多大な影響を与える。損傷軸受の交換作業は、ナセルが高所に設置されているため、また洋上の場合もあり、早急な対処が困難な場合が多い。本発明の軸受診断システムによれば、事前に軸受状態を把握することができ、その結果、軸受を交換する場合、事前に送電コントロール、交換スケジューリングを行えるため、発電コストの損失を最小に抑制することが可能となる。また、軸受が損傷する前に交換することで、他の周辺部材に与える損傷を防止することができる。
3. Wind power generation Wind power generation has a larger power generation capacity year by year, and in recent years, large-scale wind turbines of multi-megawatt class (5 MW or more) have been installed. Many are installed onshore, but they are beginning to be installed offshore due to restrictions on transportation, installation, and the surrounding environment. In wind power generation, a rotor is rotated by wind power, and the speed is increased to a predetermined number of rotations by a speed increaser to rotate the generator, thereby converting mechanical energy into electric energy. These gearboxes and generators are housed in a hangar called nacelle, but are installed at a high place (100m or more) according to the position of the rotor. If an abnormality occurs in the bearing, it will not be able to generate power, but it will also have a significant impact on peripheral members (gears, generators). As a result, the bearing diagnosis system according to the present invention can grasp the bearing state in advance, and as a result, the bearing is replaced. Since power transmission control and replacement scheduling can be performed in advance, power generation cost loss can be minimized, and replacement before the bearing is damaged prevents damage to other peripheral members. be able to

4.鉱山建機
鉱山の採掘所は、標高の高い山奥など辺鄙な場所にある場合が多く、このような場所で使用されるブルドーザ、ダンプカー、或いは採掘機械などに使用されている軸受が損傷すると、軸受交換に多くの労力やコストが必要となる。本発明の軸受診断システムによれば、予め軸受の残存寿命を知ることができるので、軸受損傷による損失や、メンテナンスの労力やコストを最小限に抑制することが可能となる。
4). Mine Construction Machinery Mine mines are often located in remote areas such as high altitude mountains, and bearings used in such places as bulldozers, dump trucks, or mining machines are damaged. A lot of labor and cost are required for replacement. According to the bearing diagnostic system of the present invention, since the remaining life of the bearing can be known in advance, loss due to bearing damage, maintenance labor and cost can be minimized.

尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、ユーザーの工場で測定したインピーダンスを、軸受品番などの個体識別番号と共に、インピーダンスと残存寿命との関係情報をICタグに入力してユーザーに渡すようにして、ユーザーの現場で軸受の残存寿命を判定するようにしてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and modifications, improvements, and the like can be made as appropriate.
For example, the impedance measured at the user's factory, along with the individual identification number such as the bearing part number, and the relationship information between the impedance and the remaining life are input to the IC tag and passed to the user, and the remaining life of the bearing at the user's site. May be determined.

また、本実施形態では、機械装置23を停止させて軸受24を分解した状態で、渦電流測定装置11によって軌道面のインピーダンスXを測定するようにしたが、機械装置23を停止した状態で軸受24を分解せずに測定するようにしてもよい。軸受24を分解しない場合には、機械装置23が停止したタイミングで測定してもよく、或いは、機械装置23を停止させて定期的に測定するようにしてもよい。   Further, in this embodiment, the impedance X of the raceway surface is measured by the eddy current measuring device 11 with the mechanical device 23 stopped and the bearing 24 disassembled. You may make it measure, without disassembling 24. FIG. When the bearing 24 is not disassembled, the measurement may be performed at the timing when the mechanical device 23 is stopped, or the mechanical device 23 may be stopped and periodically measured.

更に、本実施形態では、渦電流測定装置11により、使用前後における軌道面のインピーダンスXを測定するようにしたが、光センサによって軸受の軌道面に生じた表面損傷を検出し、この測定結果に基づいて残存寿命を求めるようにしてもよい。
なお、本発明は、2009年12月17日出願の日本特許出願(特願2009−286398)及び2010年1月29日出願の日本特許出願(特願2010−017802)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Furthermore, in the present embodiment, the impedance X of the raceway surface before and after use is measured by the eddy current measuring device 11, but surface damage generated on the raceway surface of the bearing is detected by an optical sensor, and this measurement result is Based on this, the remaining life may be obtained.
The present invention is based on a Japanese patent application filed on December 17, 2009 (Japanese Patent Application No. 2009-286398) and a Japanese patent application filed on January 29, 2010 (Japanese Patent Application No. 2010-017802). The contents are incorporated herein by reference.

10 残存寿命診断装置
11 渦電流測定装置
12 診断部
16 外輪
16a 軌道面
16b 端面
20 軸受診断システム
21 軸受メーカー
22 ユーザー
23 機械装置
24 軸受
30 軸受情報送信部
31 軸受情報受信部
33 データベース
36 寿命情報送信部
40 寿命情報受信部
A インピーダンス距離
L 残存寿命
s1 軸受情報
s2 残存寿命情報
X、X1、X2 インピーダンス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Remaining life diagnostic apparatus 11 Eddy current measuring apparatus 12 Diagnosis part 16 Outer ring 16a Raceway surface 16b End face 20 Bearing diagnosis system 21 Bearing manufacturer 22 User 23 Mechanical device 24 Bearing 30 Bearing information transmission part 31 Bearing information reception part 33 Database 36 Life information transmission 40 Life information receiver A Impedance distance L Remaining life s1 Bearing information s2 Remaining life information X, X1, X2 Impedance

Claims (7)

機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命予測方法であって、
前記軸受が静止した状態で前記軸受のインピーダンスを渦電流測定装置により測定する工程と、
測定された前記軸受のインピーダンスに基づき、前記軸受の残存寿命を求める工程と、
を備え
前記軸受の残存寿命は、前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差であるインピーダンス距離を求めた後、該インピーダンス距離と前記軸受の残存寿命との関係を示すグラフを参照して求められることを特徴とする軸受の残存寿命予測方法。
A remaining life prediction method for predicting a remaining life of a bearing incorporated in a mechanical device,
Measuring the impedance of the bearing with an eddy current measuring device while the bearing is stationary;
Determining the remaining life of the bearing based on the measured impedance of the bearing;
Equipped with a,
The remaining life of the bearing is the relationship between the impedance distance and the remaining life of the bearing after obtaining the impedance distance, which is the difference between the measured impedance values before and after use of the bearing measured by the eddy current measuring device. A remaining life prediction method for a bearing characterized in that it is obtained with reference to the graph shown .
前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、使用前の前記軸受における軌道面または転動面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における前記軌道面または前記転動面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする請求項に記載の軸受の残存寿命予測方法。
The remaining life of the bearing is
The impedance of the raceway surface or rolling surface of the bearing before use, measured by the eddy current measuring device,
The impedance of the raceway surface or the rolling surface in the bearing after use, measured by the eddy current measuring device,
The bearing remaining life prediction method according to claim 1 , wherein the remaining life of the bearing is predicted based on the difference between the two.
前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の非負荷圏における軌道面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における負荷圏の軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする請求項に記載の軸受の残存寿命予測方法。
The remaining life of the bearing is
Measured by the eddy current measurement device, the impedance of the orbital plane that put in a non-loaded zone of the bearing,
The measured by eddy current measuring device, the impedance of the orbital plane of the load zone in the bearing after use,
The bearing remaining life prediction method according to claim 1 , wherein the remaining life of the bearing is predicted based on the difference between the two.
前記軸受の残存寿命は、
前記渦電流測定装置により測定された、前記軸受の端面のインピーダンスと、
前記渦電流測定装置により測定された、使用後の前記軸受における負荷圏の軌道面のインピーダンスと、
の差に基づいて求められることを特徴とする請求項に記載の軸受の残存寿命予測方法。
The remaining life of the bearing is
The impedance of the end face of the bearing measured by the eddy current measuring device;
The measured by eddy current measuring device, the impedance of the orbital plane of the load area that put on the bearing after use,
The bearing remaining life prediction method according to claim 1 , wherein the remaining life of the bearing is predicted based on the difference between the two.
機械装置に組み込まれた軸受の残存寿命を予測する残存寿命診断装置であって、
前記軸受の使用前後において、前記軸受の所定部位のインピーダンスを測定する渦電流測定装置と、
前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差であるインピーダンス距離を求めた後、該インピーダンス距離と前記軸受の残存寿命との関係を示すグラフを参照して、前記軸受の残存寿命を求める診断部と、
を備えることを特徴とする軸受の残存寿命診断装置。
A remaining life diagnosis device for predicting the remaining life of a bearing incorporated in a mechanical device,
An eddy current measuring device for measuring the impedance of a predetermined part of the bearing before and after use of the bearing;
After obtaining the impedance distance, which is the difference between the measured impedance values before and after use of the bearing measured by the eddy current measuring device, with reference to a graph showing the relationship between the impedance distance and the remaining life of the bearing , A diagnostic unit for determining the remaining life of the bearing;
A remaining life diagnosis apparatus for bearings, comprising:
ユーザーの機械装置に組み込まれた軸受の診断システムであって、
前記軸受の所定部位のインピーダンスを、前記軸受が静止した状態で測定する渦電流測定装置と、
前記渦電流測定装置によって測定された前記軸受のインピーダンスと前記軸受の個体識別情報とを含む軸受情報を軸受メーカー側に送信する軸受情報送信部と、
前記軸受情報送信部から送信された前記軸受情報を受信する軸受情報受信部と、
前記軸受メーカー側に設けられ、受信した前記インピーダンスに基づいて、前記渦電流測定装置により測定された前記軸受の使用前後におけるインピーダンスの測定値の差であるインピーダンス距離を求めた後、該インピーダンス距離と前記軸受の残存寿命との関係を示すグラフを参照して、前記軸受の残存寿命情報を求める診断部と、
前記診断部によって求められた前記残存寿命情報を前記ユーザーに送信する寿命情報送信部と、
前記寿命情報送信部から送信された前記残存寿命情報を受信する寿命情報受信部と、
を備えることを特徴とする軸受診断システム。
A bearing diagnostic system incorporated in a user's machine,
An eddy current measuring device that measures the impedance of a predetermined portion of the bearing while the bearing is stationary;
A bearing information transmitting unit that transmits bearing information including the impedance of the bearing measured by the eddy current measuring device and individual identification information of the bearing to a bearing manufacturer;
A bearing information receiver that receives the bearing information transmitted from the bearing information transmitter;
Based on the received impedance provided on the bearing manufacturer side, after obtaining an impedance distance that is a difference between measured values of the impedance before and after use of the bearing measured by the eddy current measuring device, the impedance distance and Referring to a graph showing the relationship with the remaining life of the bearing, a diagnostic unit for obtaining the remaining life information of the bearing;
A lifetime information transmitting unit that transmits the remaining lifetime information obtained by the diagnostic unit to the user;
A lifetime information receiving unit that receives the remaining lifetime information transmitted from the lifetime information transmitting unit;
A bearing diagnosis system comprising:
前記診断部は、軸受情報と軸受の残存寿命との関連情報が蓄積されたデータベースを備え、前記データベースと、前記軸受情報受信部により受信された前記軸受情報とに基づいて、前記軸受の残存寿命を求めることを特徴とする請求項に記載の軸受診断システム。 The diagnosis unit includes a database in which related information between bearing information and a remaining life of the bearing is accumulated, and based on the database and the bearing information received by the bearing information receiving unit, the remaining life of the bearing The bearing diagnosis system according to claim 6 , wherein:
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